SIMULATION NUMERIQUE DU FLUX D AIR EN BLOC OPÉRATOIRE

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1 Maîtrise d ambiance et Qualité de l air SIMULATION NUMERIQUE DU FLUX D AIR EN BLOC OPÉRATOIRE PERTURBATION À L ÉTAT STATIQUE OU DYNAMIQUE Alina SANTA CRUZ École d Ingénieurs de Cherbourg LUSAC «Équipe Mécanique des Fluides et Rhéologie»

2 PLAN DE L EXPOSE Objectif : Mise en évidence de l incidence des perturbations à l état dynamique sur l écoulement, par simulation numérique. Contexte Simulation numérique et qualité de l air Grandeurs Physiques de la CFD (Computational Fluid Dynamics) Simulation Numérique et Bloc Opératoire Configuration d Étude Résultats de la Simulation Numérique Perturbation Statique Comparaison Statique/Dynamique

3 CONTEXTE Simulation Numérique et Qualité de l Air Avantages de la CFD: 2. Analyse détaillée de l écoulement. 3. Est applicable à une large variété de situations. 4. Interaction de divers types d écoulements. 5. Permet la mise en évidence de problèmes liés à l écoulement. 6. Rend possible, de façon rapide et peu coûteuse l étude paramétrique et l optimisation d un problème donné. Connaissance de la distribution des grandeurs physiques liées à l écoulement CFD (Computational Fluid Dynamics) Outil prometteur pour la conception et l analyse d un système de ventilation

4 CONTEXTE Grandeurs Physiques de la CFD 3 Étapes: Description du problème physique par des équations mathématiques Transformation des équations sous une forme qui peut être résolue par calcul numérique Résolution du système d équations Équations en 3D instantanées : 2. Continuité 3. Moment + Énergie Thermique + Transport de Particules + Modélisation de la Turbulence

5 CONTEXTE Simulation Numérique et Bloc Opératoire Travail de l équipe Chow, Hong-Kong ( ) Stratégie : LAF m/s (Flux d Air Laminaire) + rideau de séparation dans une salle de 30 m 2 Logiciel: CFX Paramètres: Position des lampes de travail et longueur du rideau de séparation plénum/salle de travail

6 CONTEXTE Air & Climate Group (Liu & Moser),Zurich, (2002) Stratégie : LAF 0.28 m/s + plénum + rideau de séparation Logiciel: CFX Paramètres : Type et Position des lampes de travail

7 CONTEXTE Air & Climate Group (Chen),Zurich, (1992) Stratégie : LAF Paramètres : Débit du flux entrant et dimension de la zone d entrée du flux Travail de Kameel et Khalil, Le Caire(2002) Stratégie : 4 diffuseurs au plafond à 0.31m/s + évacuations latérales Logiciel maison : 3DHVAC

8 CONTEXTE NIH et Flomerics(Memarzadeh & Manning), USA ( ) Logiciel: Flovent Paramètres: Position de diffuseurs et des évacuations d air; Stratégie de ventilation (conventionnelle, LAF, Unidirectionnel+rideau, par déplacement ascendant) Études Paramétriques afin d optimiser les stratégies de contrôle de la contamination Éléments Perturbateurs Statiques

9 CONFIGURATION D ETUDE Flux d Air Laminaire 0.38 m/s Évacuations d Air y x

10 CONFIGURATION D ETUDE Création de mailles Vue Latérale Maillage affiné Disparition de mailles Objet statique ou en déplacement (0.5 m/s) Cylindre Statique // Dynamique (0.5m/s) -> Maillage Mobile Stratégie : LAF (0.38 m/s) + 4 évacuations Calcul de la distribution de vitesses Zone de maillage «dynamique»

11 RESULTATS DE LA SIMULATION NUMERIQUE Perturbation Statique x=0m, Organisation de l écoulement

12 RESULTATS DE LA SIMULATION NUMERIQUE Perturbation Statique x=1m, Organisation de l écoulement

13 RESULTATS DE LA SIMULATION NUMERIQUE Perturbation Statique Distribution des vitesses x=0 et 1 m

14 RESULTATS DE LA SIMULATION NUMERIQUE Perturbation Statique % Intensité Turbulente x=0 et 1 m

15 RESULTATS DE LA SIMULATION NUMERIQUE Comparaison Statique/Dynamique Organisation de l écoulement x=1 m, Perturbation Statique/Dynamique

16 RESULTATS DE LA SIMULATION NUMERIQUE Comparaison Statique/Dynamique Distribution des vitesses x=1 m

17 RESULTATS DE LA SIMULATION NUMERIQUE Comparaison Statique/Dynamique % Intensité Turbulente x=1 m

18 CONCLUSION Conclusion et Perspectives Existence de différences entre le cas «Perturbation Statique» et le cas «Perturbation Dynamique» : au niveau de l organisation de l écoulement et de la distribution de l intensité turbulente. Modélisation de configurations d étude plus complexes de type bloc opératoire. Intégration des paramètres concentration des contaminants et température.